詳解FutureTask如何實現(xiàn)最大等待時間
預備知識
Java 線程掛起的常用方式有以下幾種
Thread.sleep(long millis)：這個方法可以讓線程掛起一段時間，并釋放 CPU 時間片，等待一段時間后自動恢復執(zhí)行。這種方式可以用來實現(xiàn)簡單的定時器功能，但如果不恰當使用會影響系統(tǒng)性能。
Object.wait() 和 Object.notify() 或 Object.notifyAll()：這是一種通過等待某個條件的發(fā)生來掛起線程的方式。wait() 方法會讓線程等待，直到其他線程調(diào)用了 notify() 或 notifyAll() 方法來通知它。這種方式需要使用 synchronized 或者 ReentrantLock 等同步機制來保證線程之間的協(xié)作和通信。
LockSupport.park() 和 LockSupport.unpark(Thread thread)：這兩個方法可以讓線程掛起和恢復。park() 方法會使當前線程掛起，直到其他線程調(diào)用了 unpark(Thread thread) 方法來喚醒它。這種方式比較靈活，可以根據(jù)需要控制線程的掛起和恢復。
先上結論
1.futureTask.get時通過LockSupport.park()掛起線程
2.在Thread.run() 方法中 調(diào)用 setException(ex)或set(result)，然后調(diào)用LockSupport.unpark(t)喚醒線程。
示例-引入主題
public class FutureTaskDemo {
public static void main(String[] args) {
FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new Callable() {
@Override
public Object call() throws Exception {
System.out.println("異步線程執(zhí)行");
Thread.sleep(3000);//模擬線程執(zhí)行任務需要3秒
return "ok";
}
});
Thread t1 = new Thread(futureTask, "線程一");
t1.start();
try {
//關鍵代碼
String s = futureTask.get(2, TimeUnit.SECONDS); //最大等待線程2秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
進入futureTask.get(2, TimeUnit.SECONDS)
public V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
if (unit == null)
throw new NullPointerException();
int s = state;
if (s <= COMPLETING &&
(s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING) //重點awaitDone，即完成了最大等待，依然沒有結果就拋出異常邏輯
throw new TimeoutException();
return report(s);
}
awaitDone返回線程任務執(zhí)行狀態(tài)，即小于等于COMPLETING(任務正在運行，等待完成)拋出異常TimeoutException
進入(awaitDone(true, unit.toNanos(timeout)))原理分析
private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException {
final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
WaitNode q = null;
boolean queued = false;
for (;;) {
if (Thread.interrupted()) {
removeWaiter(q);
throw new InterruptedException();
}
int s = state;
if (s > COMPLETING) {
if (q != null)
q.thread = null;
return s;
}
else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
Thread.yield();
else if (q == null)
q = new WaitNode();
else if (!queued)
queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
q.next = waiters, q);
else if (timed) {
nanos = deadline - System.nanoTime();
if (nanos <= 0L) {
removeWaiter(q);
return state;
}
LockSupport.parkNanos(this, nanos);
}
else
LockSupport.park(this);
}
}
總體解讀awaitDone
利用自旋(for (;??)的方式 ，檢查state(任務狀態(tài))與waitNode(維護等待的線程)，
第一步：首先檢查if (Thread.interrupted()) 線程是否被打斷(LockSupport.parkNanos掛起的線程被打斷不拋出異常)，
第二步：判斷任務狀態(tài)與waitNode是否入隊+確定最大等待時間
? 若已完成(if (s > COMPLETING))返回任務狀態(tài)
? 若已完成(if (s == COMPLETING))-->表示正在完成，但尚未完成。則讓出 CPU，進入就緒狀態(tài)，等待其他線程的執(zhí)行
? 若if (q == null)==>創(chuàng)建等待等待節(jié)點
? 若if (!queued)==>表示上一步創(chuàng)建的節(jié)點沒有和當前線程綁定，故綁定
? 最后else if (timed)與else，判斷最大等待時間
static final class WaitNode {
volatile Thread thread;
volatile WaitNode next;
WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
}
private static final int NEW = 0;
private static final int COMPLETING = 1;
private static final int NORMAL = 2;
private static final int EXCEPTIONAL = 3;
private static final int CANCELLED = 4;
private static final int INTERRUPTING = 5;
private static final int INTERRUPTED = 6;
state可能轉(zhuǎn)換的過程
1.NEW -> COMPLETING -> NORMAL (成功完成)
2.NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL (異常)
3.NEW -> CANCELLED (任務被取消)
4.NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED(任務被打斷)
關鍵代碼
LockSupport.park(this, nanos) ==內(nèi)部實現(xiàn)==> UNSAFE.park(false, nanos)();
? 即讓當前線程堵塞直至指定的時間(nanos),該方法同Thread.sleep()一樣不會釋放持有的對象鎖，但不同的是Thread.sleep會被打斷（interrupted）并拋出異常，而LockSupport.park被打斷不會拋出異常，故在自旋時（for (;??）需判斷if (Thread.interrupted())線程是否被打斷(手動拋出異常)。
線程運行時state的變化軌跡
新建時利用構造器設置state=NEW
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW; // 賦值狀態(tài)
}
線程運行時state可能變化軌跡
public void run() {
..........防止多次運行stat()方法..............
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex); //異常軌跡---> 見下分析
}
if (ran)
set(result); // 正常軌跡--->見下分析
}
} finally {
runner = null;
//----最后結束---防止線程被打斷
int s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
}異常軌跡setException(ex)
protected void setException(Throwable t) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = t;
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
finishCompletion();
//軌跡變化 2.NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL (異常)
}
//否則1： 3.NEW -> CANCELLED (任務被取消)
//否則2： 4.NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED(任務被打斷)
}
正常軌跡 set(result);
1.NEW -> COMPLETING -> NORMAL (成功完成)
到此這篇關于詳解FutureTask如何實現(xiàn)最大等待時間的文章就介紹到這了,更多相關FutureTask最大等待時間內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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